رد محصولات مهندسی بافت

مقدمه

برای حدود 50 سال، این مسئله واضح شده است که کاشت یا پیوند یکی از ارگان های بدن از یک حیوان به حیوانی دیگر از همان گونه، موجب پدید آمدن پاسخ ایمنی شدید بدن می شود که این مسئله برخی اوقات می تواند منجر به رد ارگان پیوند داده شده، شود. مفهوم غیر ممکن بودن پیوند یک عضو، بدون استفاده از عوامل اثرگذار بر سیستم ایمنی و یا سایر روش های کنترل کننده ی سیستم ایمنی بدن، مقدور نمی باشد. این مسئله مقبولیت عام دارد و به عنوان یک اصل تعصب آمیز، تبدیل شده است. به هر حال، در طی سال های اخیر و با توسعه ی رشد ساختارهای بافت در داخل آزمایشگاه، این فهمیده شده است که یک چنین ساختارهایی در زمان کاشته شدن در بدن، موجب ایجاد واکنش های ایمنولوژیکی کوچکی می شوند و هیچگاه رد بافت به صورت بالینی مشاهده نشده است. این مسئله حتی زمانی که مشاهده شده است که عدم تطابق ژنتیکی، مشاهده شود. در این زمینه، بیش از 50000 بیمار بدون واکنش قابل توجهی، درمان شده اند و این مشاهده شده است که یک حد بالایی برای وقوع این پدیده، وجود دارد. یک دلیل اصلی برای این مسئله، فقدان سلول های حاوی آنتی ژن های تخصصی (ماکروفازها، B لیفوسیت ها، سلول های دندریتی، سلول اندوتلیالی) می باشد. این مسئله در حقیقت موجب رد شدن عضو پیوندی می شود.
دو روش اصلی برای رد پیوند، در این مقاله در نظر گرفته شده است: یکی مستقیم و دیگری غیر مستقیم (شکل 1). روش مستقیم شامل فعال سازی T- لیمفوسیت میزبان می باشد. رد واقعی بوسیله ی مسیر مستقیم، شامل یک برهمکنش اولیه میان گیرنده های سلول T (TCR) بر روی لیمفوسیت میزبان و یک مولکول سطحی از کمپلکس با قابلیت تطبیق پذیری هیستو (MHC) بر روی سلول های آنتی ژن (APC) می باشد. این مولکول ها معمولاً یک گروه مولکولی ثانویه مانند HLA-DR می باشند (شکل 1a). لیمفوسیت ها ممکن است موجب ترشح گاما- اینترفرون شوند که این مسئله در واقع موجب القای HLA-DR و CD40 در بسیاری از سلول ها می شود. در واکنش ثانویه (شکل 1b)، CD40 بر روی سلول دهنده با CD154 بر روی لیمفوسیت، اتصال می دهد. این مسئله موجب افزایش میزان CD80 و CD86 بر روی عضو پیوندی می شود که در حقیقت موجب ایجاد واکنش هایی با CD28 بر روی لیمفوسیت میزبان می شود. این واکنش های همزمان، که در حقیقت با برهمکنش اولیه ی خاص TCR میزبان با MHC خارجی همراه است، منجر به ایجاد سیناپس ایمنی می شود. این سیناپس موجب فعال شدن لیمفوسیت می شود (شکل 1d). چندین روش برای فعال سازی لیموفسیتی وجود دارد اما این به نظر می رسد که این روش، مهم ترین روش در مورد رد عضو پیوندی می باشد. در مورد روش غیر مستقیم و یا روش مزمن، آنتی ژن هایی که بوسیله ی پیوند آلوژنیکی ایجاد می شوند (شکل 1e)، بوسیله ی سلول های حاوی آنتی ژن، بلعیده می شوند و سپس یک سلول دندریتی تشکیل می شود (شکل 1g). سلول های دندریتی سپس در معرض این پپتیدها (بر روی مولکول های کلاس ثانویه ی MHC مانند HLA-DR) قرار می گیرند. اگر این پپتیدها بوسیله ی TCRموجود بر روی لیمفوسیت، به عنوان عوامل خارجی، شناخته شوند، گروه مشابعی از واکنش های هم زمان در روش مستقیم رخ می دهد که منجر به فعال سازی لیمفوسیت می شود. فعال سازی لیمفوسیت ها، که در حقیقت یک گروه کمک کننده ی T محسوب می شوند، منجر به پاسخ های سلولی و هورمونی می شوند. این پاسخ ها به طور تدریجی از روش های واقعی ایجاد می شوند و به عنوان یک وضعیت مزمن نیز در نظر گرفته می شوند، مشابه رهایش آنتی ژن ها. در این وضعیت، بخش های اولیه ی مسیرها، فرایندهای آهسته هستند.
بیشتر این مقاله در مورد مکانیزم اول می باشد. این مشاهده شده است که فیبروبلاست هایی که در محیط های کشت سه بعدی داربستی استفاده می شوند، حاوی CD80 و CD86 نیستند. این مسئله همچنین فهمیده شده است که آنها به صورت انتخابی نسبت به اینترفرون گاما، پاسخ می دهند و نمی توانند موجب افزایش مولکول های کلاس دوم HLA (مانند HLA-DR) (یکی از مولکول های مؤثر در رد پیوند) شوند. فیبروبلاست در این محیط کشت ها، نمی توانند ایمنی سلول های میانجی و ایمنی انسانی را القا کنند و همچنین توانایی فعال سازی لیمفوسیت ها در یک واکنش حاوی مخلوط سلولی را ندارند.
این بحث حول محور تجربیاتی است که بوسیله ی Dermagraft بدست آمده است. بعد از یک توصیف خلاصه ای در مورد محصولات و تجربیات بالینی، شواهدی ارائه می شود که در مورد مقاومت آن در زخم ها می باشد. Dermagraft بوسیله ی نوزاد تازه متولد، تولید می شود. این ماده فیبروبلاست های انسانی است که از داربست های زیست تخریب پذیر، زیست سازگار پذیر و از جنس کوپلیمرهای لاکتاگلیکولات، می باشند. تحت این شرایط، فیبروبلاست تکثیر می شود و یک میزان قابل توجه زمینه ی خارج سلولی ایجاد می کند. این مسئله در حقیقت در پاسخ نسبت به عوامل خارجی ایجاد می شود. این ماده در داخل زخم های مزمن قرار داده می شود و موجب بهبود سریع تر زخم می شود.
نتایج مربوط به تجاری سازی محصولات مهندسی بافتی که در آنها از سلول های آلوژنیک استفاده می شود، بیشتر از محصولاتی است که در آنها از سلول های اتولوگ، استفاده می شود. در حالی که انجام آزمون برای گرفتن تأییدیه برای این محصولات ضروری است، یک محصول آلوژنیک ممکن است گسترده تر باشد و دارای مزیت های تولید بیشتری باشد. این مزیت ها شامل طراحی بیورآکتور، ذره سازی و مزیت های مربوط به تولید انبوه می باشد. این مزیت ها معمولاً بیشتر از محدودیت های این محصولات می باشند. این مسئله حتی در صورتی صحیح می باشد که بخش هایی از ساختار مانند سیستم عروقی حالت اتولوگ دارد.

رد محصولات مهندسی بافت

تجربیات مربوط به محصولات مهندسی بافتی که برای زخم های مزمن طراحی شده اند، نشاندهنده ی عدم رد بخش کاشت شده، می باشد. امروزه، حدود 90000 قطعه از جنس Dermagraft در بدن 25000 بیمار کاشت شده است. همچنین بیش از 100000 قطعه Apligraf و تعداد اندکی مواد آلژنیک دیگر در بدن کاشت می شوند، بدون آنکه حتی یک گزارش در مورد رد این قطعات بوسیله ی سیستم ایمنی بدن، گزارش شود. این مسئله بهترین شاهد در مورد عدم رد این قطعات بوسیله ی بدن است اما چرا این مسئله رخ می دهد.
به عنوان یکی از الزامات FDA، در آزمایش های نهایی مربوط به Dermagraft، و برای بررسی بازار، پاسخ های ایمنی نسبت به امپلنت های آلوژنیکی مورد بررسی قرار می گیرد. نه پاسخ همورال و نه پاسخ با واسطه ی سلولی، تشخیص داده نشده است. Briscoe و همکارانش در سال 1999، یک مقایسه ی مستقیم میان پاسخ موش SCID-Hu نسبت به پوست انسان آلوژنیکی و یک Apligraf تولید شده از بافت آلوژنیک انسانی انجام دادند. این مواد شامل کراتینوسیت ها و فیبروبلاست هاست. در حالی که آنها کاملا این پوست را رد کردند، ساختار مهندسی بافت رد نشد.
در برخی از امپلنت های زیوژنیک (xenogeneic) که در آنها از Dermagraft استفاده می شود و در داخل بدن حیواناتی همچون گراز، سگ و موش صحرایی، مورد بررسی قرار گرفته است، هیچ سد دفاعی در برابر آنها مشاهده نشده است و بخش کاشت شده نیز رد نشده است. این نتایج تماماً نشاندهنده ی این است که رد یک بخش کاشتنی بر اساس سیستم ایمنی یک مشکل بالینی در استفاده از امپلنت های آلوژنیکی و برای درمان زخم، محسوب نمی شود.
پاسخ های مربوط به عدم رد امپلنت های مهندسی بافت
یک توضیح ممکنه برای عدم وجود رد عضو در امپلنت های مهندسی بافت، این است که سلول ها، باقی نمی مانند. در مورد Apligraf دو لایه ای، لایه ی کراتینوسیتی، در طی دو هفته از بین می رود. به هر حال، این مسئله نمی تواند شاهدی بر رد ایمنی باشد زیرا کراتینوسیت ها در هر صورت از بین می روند. در طی توسعه ی محیط کشت و به منظور بدست آوردن سلول های مؤثر از بافت برداری اولیه، سلول های اولیه رقیق سازی می شوند و یا فنوتیپ خود را از دست می دهند و از ای نرو، تمام کراتینوسیت های موجود در امپلنت، به سلول های تکثیر شده، انتقال می یابد.
ماندگاری مربوط به فیبروبلاست های آلوژنیک کاشت شده
مقاومت فیبروبلاست ها در این سیستم ها، با کاشت این ساختارها، مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارهای مورد استفاده از یک دهنده ی مرد گرفته شد و به داخل بدن بیماران زن کاشت شد و بدین صورت بررسی های DNA استخراج شده بر روی آنها انجام شد تا بدین صورت، وجود توالی های کروموزونی Y مورد بررسی قرار گیرد. این روش بر این اساس مورد استفاده قرار گرفته است که برای نشان دادن وجود سلول ها، کافی نیست. به هر حال، این روش در برخی سیستم ها، مورد استفاده قرار گرفته است و این مشخص شده است که حساسیت خوبی دارد. در مورد Apligraf، که برای درمان زخم های وریدی استفاده می شود، DNA نژاد نر تا 4 هفته ی اول مشاهده شد. این مسئله در مواردی حتی تا 6 هفته ی اول نیز مشاهده شده است. مشاهده ی این DNA حتی در مورد درمان epidermolysis bullosa، تا مدت زمان 28 هفته، مشاهده شده است.
در مورد Dermagraft، مطالعات در رابطه با درمان زخم های وریدی انجام شد و در طی آن، 10 بیمار زن یک امپلنت مشابه را دریافت کردند. بافت برداری در طی 1 تا 2 هفته و در 6 ماه پس از ورود و همچنین زمان بهبود زخم، انجام شد. DNA استخراج شد و توالی SRY با روش دو مرحله ی مورد ارزیابی قرار گرفت (شکل 2a). نمونه ها از قطعات بافت شناسی، جداسازی شد. قطعات پارافین از اپیدرمی ها جداسازی شد و یا PBML به مدت 3 ساعت در دمای 55 درجه ی سانتیگراد، انکوبه شد و سپس به مدت 15 دقیقه در دمای 99 درجه ی سانتیگراد در pH= 8.5 قرار داده شد. دو گروه از پرایمرها که می تواند مورد استفاده قرار گیرد، برای واکنش تکثیر زنجیره ای پلیمراز (PCR) برای SRY استفاده شد. استفاده از این پرایمرها، اجازه ی تکثیر قابل توجه PCR را بدون بروز مشکلات عمل آوری و یا اورتکثیر می دهد. توالی های SRY با SRY1 و SRY2 به تعداد 30 سیکل تکثیر می شوند و سپس توالی های SRY4 و SRY5 شروع می شود (شکل 2b). هیچ اتصالی با جنس مادینه ایجاد نشده است در حالی که 60 سیکل که از DNA مادینه (با جفت پرایمر یا تک پرایمر) استفاده کرده است، مواردی مشاهده می شود که حرکت ها، مشابه چیزی است که برای DNA مرد مشاهده می شود. این روش قادر به تشخیص مولکول های منفرد است و توضیح ساده ای از سیگنال های مثبت و منفی ارائه می دهد (شکل 2b). نمونه های DNA به بخش هایی تقسیم می شوند که پیش بینی می شود حاوی یک مولکول DNA در هر 10 واکنش می باشد و بدین صورت، می تواند مولکول ها را شمارش کرد. در این آزمایش، سلول ها هرگز در اولین بافت برداری مشاهده نمی شوند. به هر حال، DNA در Dermagraft همچنین در شش نمونه از 9 نمونه قابل تشخیص می باشد (نمونه برداری در طی 2 تا 6 ماه انجام شده است) (جدول 1). یک مشکل در مورد این نوع حساس از تشخیص، احتمال چرخش سلول های مرد و مقاومت سلول مادر پس از یک بارداری بواسطه ی مرد می باشد. حداقل یکی از بیماران که در برای توالی های قابل تشخیص کروموزم Y مقاومت نشان می دهند، دارای فرزند پسر نیستند. بنابراین، فیبروبلاست بدست آمده از امپلینت های پوست مهندسی بافت شده، بر روی بستر زخم کلونیزه می شوند و این مسئله ممکن است تا 6 ماه ادامه یابد. تعداد سلول های تشخیص داده شده، در هر بافت برداری منفرد، متفاوت است. به هر حال، این مسئله شگفت آور نیست که حجم بافت برداری مورد استفاده در نظر گرفته شود و تعداد آپوپتوزها در مرحله ی آخر درمان زخم نیز تعیین شود.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Tissue Engineering Using Ceramics and Polymers / Aldo R. Boccaccini